【摘 要】
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我国海洋科学技术正不断进步发展,AUV作为一种能够同时搭载多种勘测设施和感应器的水下航行器,依靠自身携带的能源,可以根据既定的任务规划在海洋中实现大范围自主探测,在海洋研究领域的使用越来越普遍。现阶段,低功耗的浮力调节系统已经成为了长航程AUV的研究热点。此外,AUV为避免不平衡力产生的航行阻力,需实现浮力与重力平衡,精确的浮力调节系统具有重要作用。本文提出了一种搭载在长航程AUV上的浮力调节系统
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我国海洋科学技术正不断进步发展,AUV作为一种能够同时搭载多种勘测设施和感应器的水下航行器,依靠自身携带的能源,可以根据既定的任务规划在海洋中实现大范围自主探测,在海洋研究领域的使用越来越普遍。现阶段,低功耗的浮力调节系统已经成为了长航程AUV的研究热点。此外,AUV为避免不平衡力产生的航行阻力,需实现浮力与重力平衡,精确的浮力调节系统具有重要作用。本文提出了一种搭载在长航程AUV上的浮力调节系统,在保证占有空间小、性能可靠的前提下,实现AUV上浮和下潜运动,保证不同深度下AUV浮力与重力平衡。在此基础上,对该浮力调节系统动态性能进行了仿真分析及优化研究。主要研究的内容为:（1）根据浮力调节系统的整体设计要求,对比了现阶段水下航行器成熟的浮力调节方案,确定了多级泵排油、双通路回油的浮力调节液压系统方案,既能实现大排量快速浮力调节,又可精确调节油量与浮力。并基于该方案设计了浮力调节系统原理图,通过计算确定了元器件规格,并对液压系统的性能进行了计算和校核。（2）建立了长航程AUV浮力调节系统中液压油、液压管路、液压定量泵、直动式溢流安全阀、蓄能器及外皮囊等元器件的动态特性数学模型。应用MATLAB/Simulink模块绘制了上述各元器件的仿真模型,进行了元器件模拟实验,并通过压力特性实验验证了所建模型的合理性和功率计算的准确性。（3）采用节点容腔法,集成各元器件的仿真模型,搭建了长航程AUV浮力调节系统的Simulink闭环回路模型,以外皮囊的瞬时流量及压力特性响应为评价指标对该模型进行了动态特性仿真分析,获得了参数变化对系统瞬时流量响应的影响规律。（4）利用遗传算法对长航程AUV浮力调节系统参数进行了优化,得到了该系统在3.85 m~3/s期望稳定流量时的蓄能器预充压力的最优值（2.09 MPa）。
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